CN103930960B - 薄膜电容器 - Google Patents

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Abstract

薄膜电容器具备:电容器元件,其具有电介质薄膜、和隔着电介质薄膜而相互对置的一对电极层;以及一对端面电极,其形成于电容器元件的两端。一对电极层中的至少一方电极层包含铝来作为主成分,且还包含锌与镁。镁的原子浓度的峰值与锌的原子浓度的峰值相比,存在于靠近该电极层的表面的位置。该薄膜电容器具有高耐湿性。

Description

薄膜电容器

技术领域

[0001] 本发明涉及被使用于各种电子设备、电气设备、工业设备、汽车等、尤其是最适合 混合动力汽车的电动机驱动用逆变器电路的平滑用、滤波用、缓冲用的薄膜电容器。

背景技术

[0002] 图7是现有的薄膜电容器100的示意剖视图。薄膜电容器100具备电容器元件和形 成于电容器元件两端的端面电极104、105。电容器元件具有电介质薄膜101、及隔着电介质 薄膜101而相互对置的正负的电极层102、103。

[0003] 电极层102、103由铝构成且被蒸镀在电介质薄膜101上。电极层102、103的一端分 别与端面电极104、105连接。

[0004] 端面电极104、105由锌构成,通过喷射而形成。

[0005] 在与端面电极104、105连接的电极层102、103的端部106、107,在电极层102、103的 表层设置有锌层。由此可以提高端面电极104、105与电极层102、103的密接性且降低薄膜电 容器100的tanS。

[0006] 其中,与薄膜电容器100类似的现有的薄膜电容器被记载于专利文献1中。

[0007] 在电极层102、103的端部106、107形成锌层之际锌有时会扩散到电极层102、103的 整体。例如,在通过蒸镀来形成锌层的情况下,难以仅在端部106、107局部地进行蒸镀,锌的 粒子也会飞散到电极层102、103整体去。由于锌易于腐蚀,故电极层102、103的氧化不断发 展,作为结果而导致薄膜电容器100的耐湿性下降。

[0008] 【在先技术文献】

[0009] 【专利文献】

[0010] 【专利文献1】JP特开2009-206296号公报

发明内容

[0011] 薄膜电容器具备:电容器元件,其具有电介质薄膜、和隔着电介质薄膜而相互对置 的一对电极层;以及一对端面电极,其形成于电容器元件的两端。一对电极层中的至少一方 电极层包含铝来作为主成分,且还包含锌与镁。镁的原子浓度的峰值与锌的原子浓度的峰 值相比,存在于靠近该电极层的表面的位置。

[0012] 该薄膜电容器具有高耐湿性。

附图说明

[0013] 图1是实施方式中的薄膜电容器的剖视图。

[0014] 图2是实施方式中的薄膜电容器的电极层的俯视图。

[0015] 图3是表示实施方式中的薄膜电容器的制造方法的示意图。

[0016] 图4是表示实施方式中的薄膜电容器的电极层的组成的图。

[0017] 图5是表示实施方式中的薄膜电容器的耐电压试验的结果的图。

[0018] 图6是表示实施方式中的薄膜电容器的耐湿性试验的结果的图。

[0019] 图7是现有的薄膜电容器的示意剖视图。

具体实施方式

[0020] 图1是实施方式中的薄膜电容器1的剖视图。薄膜电容器1是金属化薄膜电容器,具 备电容器元件500和形成于电容器元件500的两端的端面电极5、6。电容器元件500具有电介 质薄膜2、及隔着电介质薄膜2而相互对置的电极层3、4。电极层3被施加比电极层4高的电 压,电极层3作为正极起作用而电极层4作为负极起作用。以下,将成为正极的电极层3记载 为正极层3、将成为负极的电极层4记载为负极层4。在对正极层3、负极层4进行统称的情况 下记载为电极层3、4。

[0021] 图2是电极层3、4的俯视图。如图1与图2所示,在电介质薄膜2的上表面2A上形成正 极层3,在电介质薄膜7的上表面7A上形成负极层4。正极层3、负极层4隔着电介质薄膜2而相 互对置。

[0022] 除了图1所示的构造以外,例如也可以在电介质薄膜2的上表面2A形成正极层3并 在下表面2B形成负极层4。

[0023] 再有,在形成卷绕形(roll-up type)的电容器元件500的情况,将电介质薄膜2、7 与正极层3、负极层4 一起一体地进行卷绕,正极层3与负极层4隔着电介质薄膜2、7而相互对 置。

[0024] 为了将电极层3、4取出至外部,电介质薄膜2、7在宽度方向1A、1B上错开Imm左右而 重合。正极层3具有位于方向IB的端部14、和位于与方向IB相反的方向IA的端部28。正极层3 的端部14与端面电极5连接而与端面电极6绝缘。在正极层3的端部28与端面电极6之间设置 着未形成正极层3的绝缘边缘(Insulation margin) 8。在绝缘边缘8,电介质薄膜2自正极层 3露出。负极层4具有位于方向IA的端部15和位于方向IB的端部29。负极层4的端部15与端面 电极6而与端面电极5绝缘。在负极层4的端部29与端面电极5之间设置着未形成负极层4的 绝缘边缘9。在绝缘边缘9,电介质薄膜7自负极层4露出。电极层3的端部28隔着绝缘边缘8而 与端面电极6对置,电极层4的端部29隔着绝缘边缘9而与端面电极5对置。

[0025] 电介质薄膜2、7是由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯硫 醚(polyphenyl sulfide)、聚苯乙稀等绝缘性有机高分子组成的薄膜。

[0026] 正极层3可通过蒸镀而形成于电介质薄膜2的上表面2A,负极层4可通过蒸镀而形 成于电介质薄膜7的上表面7A。

[0027] 端面电极5、6是分别向电极层3、4的端部14、15喷射锌(spraying zinc)而形成。由 于锌的熔点比较低,故即便进行喷射,电介质薄膜2、7或电极层3、4也难以变形、变质。再有, 在低温下可形成端面电极5、6,生产性高。

[0028] 正极层3、负极层4的至少一方电极层,作为主成分而包含铝,还包含锌与镁,镁的 原子浓度的峰值,与锌的原子浓度的峰值相比位于更靠近该电极层的表面处。

[0029] 这样,因为在锌的含有率高的层上形成镁的含有率高的层,所以即便锌层形成在 整个电极层上,也可利用镁层来抑制氧化劣化,结果可提高薄膜电容器1的耐湿性。

[0030] 图3是表示薄膜电容器1的制造方法的示意图。正极层3、负极层4通过蒸镀法而形 成。如图3所示,在真空蒸镀装置31的内部,从缠绕了电介质薄膜2或电介质薄膜7的辊子32 上使电介质薄膜2或电介质薄膜7与圆筒(drum) 33密接,同时进行移动。一边向辑子34进行 缠绕,一边将蒸镀材料真空蒸镀于电介质薄膜2或电介质薄膜7的表面,使得镁的原子浓度 的峰值与锌的原子浓度的峰值相比存在于表层。铝或锌、镁的蒸镀材料被填充于坩埚35 (melting pot)内。

[0031] (实施例1)

[0032] 在实施例1的薄膜电容器1中,通过蒸镀在电介质薄膜2的上表面2A上形成正极层 3,通过蒸镀在电介质薄膜7的上表面7A上形成负极层4。

[0033] 电极层3、4 (正极层3、负极层4)分别由低电阻部10、11和有效电极部12、13组成。有 效电极部12、13分别包括电极层3、4的端部28、29。如图1与图2所示,电极层(正极层)3的有 效电极部12隔着电介质薄膜2而与电极层(负极层)4的有效电极部13对置,由此形成静电电 容。

[0034] 正极层3在将低电阻部10与有效电极部12合在一起的整体中将铝作为主成分来包 含,还包含镁与锌。负极层4在将低电阻部11与有效电极部13合在一起的整体中也将铝作为 主成分来包含,还包含镁与锌。

[0035] 低电阻部10、11在正极层3、负极层4的表层大量地蒸镀锌而形成的。实施例1中,低 电阻部1〇、11要比有效电极部12、13更厚。

[0036] 实施例1的低电阻部1〇、11指的是正极层3、负极层4中的电阻值为5 Ω/□以下的区 域。再有,自端部14起以2.5mm以下的宽度形成低电阻部10。自端部15起以2.5mm以下的宽度 形成低电阻部11。采用株式会社三菱化学7ナリテック(Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd)制的电阻率仪口 MCP-T610型(Loresta GP MCP-T610),以施加恒流方式 的4端子4探针法测量了电阻值。

[0037] 在形成低电阻部10、11的工序中,在蒸镀锌之际,锌的蒸镀微粒呈放射状飞散,有 效电极部12、13中也包含有锌。

[0038] 实施例1的有效电极部12由大电极部16与小电极部18构成,有效电极部13由大电 极部17与小电极部19构成。

[0039] 如图1与图2所示,在正极层3的形成电容的有效电极部12的宽度方向IA、IB上的从 实质上的中央IC朝向绝缘边缘8的部分,形成有纵边缘20及横边缘21。纵边缘20与横边缘21 是未形成电极层3而使电介质薄膜2的上表面2A从电极层3露出的部分。纵边缘20与横边缘 21是通过将油(oil)转印至电介质薄膜2的上表面2A而未被蒸镀形成电极层3的金属的绝缘 部。正极层3中,从中央IC到与端面电极5连接的端部14为止的部分成为未形成边缘的大电 极部16,从中央IC到端部28为止的部分成为由纵边缘20及横边缘21区分开的多个小电极部 18。大电极部16比小电极部18大。

[0040] 如图2所示,小电极部18通过熔丝部22而与大电极部16并联地电连接,相邻的小电 极部18彼此也通过熔丝部23而并联地电连接。

[0041] 如图2所示,大电极部16在电介质薄膜2的上表面2A从中央IC形成至端部14。小电 极部18在方向1A、IB上的宽度是有效电极部12的宽度W的约1/4,在电介质薄膜2的上表而 2A,从中央IC形成到绝缘边缘8。另外,从中央IC部到绝缘边缘8为止,虽然在方向IA、IB上设 置有2个小电极部18,但未限于此,也可以在方向1A、1B上设置3个以上的小电极部18。

[0042] 实际使用时,在正极层3、负极层4间的绝缘有缺陷的部分产生了短路的情况下,因 短路的能量而使缺陷部分周边的正极层3蒸发•飞散,绝缘恢复。通过该自我恢复功能,即 便正极层3、负极层4间的一部分短路,薄膜电容器1的功能也能恢复。再有,在因小电极部18 的不良情形而使小电极部18中流过大量的电流的情况下,熔丝部22或熔丝部23飞散,由此 产生不良情形的部分的小电极部18的电连接被切断,薄膜电容器1的电流返回至正常的状 ίέτ O

[0043] 负极层4与正极层3同样,在形成电容的有效电极部13的从宽度方向1Α、IB的中央 IC到端部29为止的部分形成纵边缘24及横边缘25。纵边缘24与横边缘25是未形成电极层4 而使电介质薄膜7的上表面7Α从电极层4露出的部分。纵边缘24与横边缘25是通过将油转印 到电介质薄膜7的上表面7Α而未被蒸镀形成电极层4的金属的绝缘部。负极层4中,从中央IC 到与端面电极6连接的端部15为止的部分成为并未形成边缘的大电极部17,从中央IC到端 部29为止的部分成为由纵边缘24及横边缘25区分开的多个小电极部19。大电极部17比小电 极部19大。

[0044] 如图2所示,小电极部19具有与正极层3的小电极部18同样的构成,通过熔丝部26 而与大电极部17并联地连接,小电极部19彼此也通过熔丝部27而并联地连接。具备小电极 部19、熔丝部26、27所带来的效果也与正极层3同样。

[0045] 这样,将电极层3、4的与端面电极5、6连接的部分作为大电极部16、17,将其相反侧 作为小电极部18、19。即,大电极部16被连接至端面电极5,小电极部18被连接至大电极部 16,从而经由大电极部16而与端面电极5连接。还有,大电极部17被连接至端面电极6,小电 极部19被连接至大电极部17,从而经由大电极部17而与端面电极6连接。通过该构成,根据 电流密度可以改变电极宽度,可减小电极层3、4的实质上的电阻。

[0046] 正极层3的低电阻部10形成于正极层3的与端而电极5连接的端部14侧。有效电极 部12隔着电介质薄膜2而与负极层4对置,由此作为薄膜电容器1的正极起作用。

[0047] 负极层4的低电阻部11形成在与端面电极6连接的端部15。有效电极部13隔着电介 质薄膜2而与正极层3对置,由此作为薄膜电容器1的负极起作用。

[0048] 实施例1的正极层3、负极层4,其主材料由铝构成,铝的原子浓度比锌与镁的原子 浓度之和大。

[0049] 在实施例1中,电极层3、4整体中的铝的原子浓度平均为50atm%以上。锌在电极层 3、4整体中的原子浓度为Iatm %以上、40atm %以下,镁的原子浓度为0.5atm %以上、 45atm%以下程度。

[0050] 图4表示根据X射线光电子分光(XPS)分析结果而求取出的、在方向ID上正极层3、 负极层4的有效电极部12、13距表面的深度(距离)换算值(nm)和原子浓度(atm%)的关系。 深度换算值是通过同一条件下的二氧化硅膜的溅射率与铝的溅射率的比较而进行换算的。 方向ID与方向1A、IB成直角,是从电极层3朝向电介质薄膜2的上表面2A的方向,是从电极层 4朝向电介质薄膜7的上表面7A的方向。

[0051] 如图4所示,在深度换算值约2nm的位置存在镁的原子浓度的峰值pi。在表层还存 在0原子,形成有氧化膜。

[0052] 镁的原子浓度的峰值在实施例1中为约5atm%。镁的原子浓度的峰值优选为 latm%以上、45atm%以下程度。在该范围内可以使电极层3、4的耐湿性提高。与耐湿性相关 的详细说明后述。

[0053] 再有,在距表层的深度换算值约3nm的区域存在锌的原子浓度的峰值p2。

[0054] 与锌的原子浓度的峰值p2相比,镁的原子浓度的峰值pi存在于电极层3、4的表层 侦U。在方向ID,与锌的原子浓度的峰值p2相比,镁的原子浓度的峰值p 1更近地位于电极层3、 4的上表面。

[0055] 锌的原子浓度的峰值在实施例1中为4atm%。虽然锌的熔点低,但耐湿性是低,因 此锌的原子浓度的峰值优选为latm%以上、70atm%以下程度。

[0056] 再有,在距电极层3、4的表面(上表面)为深度换算值约6.5nm的区域存在铝的原子 浓度的峰值P3。在实施例1中,与铝的原子浓度的峰值p3相比,镁、锌的原子浓度的峰值p 1、 P2存在于电极层3、4的表层侧。即,在方向1D,与铝的原子浓度的峰值p3相比,镁、锌的原子 浓度的峰值p I、p2更靠近电极层3、4的上表面。

[0057] 铝的原子浓度的峰值在实施例1中为约65atm%。铝的体积电阻率低,且可形成得 较薄,因此在产生了绝缘破坏的情况下,其周边迅速地飞散,易于绝缘恢复(自我恢复)。因 此若电极层3、4采用铝,则耐电压性升高,所以优选铝的原子浓度的峰值为50atm%以上。 [00 58] 另外,在深度换算值约20nm以上的深部处,0原子、Al原子、Mg原子、Zn原子的任一 原子浓度也下降。在距电极层3、4的上表面为某种程度的深度,不仅可检测到构成正极层3、 负极层4的材料,还能检测到大量的构成电介质薄膜2或电介质薄膜7的材料。因此,实际上 随着测量位置变深,能检测到大量的构成电介质薄膜2或电介质薄膜7的材料、即C原子。

[0059] 准备了薄膜电容器的比较例1。比较例1的电极层将铝作为主成分来包含,虽然还 包含锌,但不包含镁。比较例1的电极层和实施例1同样,在距电极层的表层的深度换算值为 约3nm的区域存在锌的原子浓度的峰值。锌的原子浓度的峰值与实施例1同样,为4atm%。再 有,与实施例1同样,在距表层的深度换算值为约6.5nm的区域存在铝的原子浓度的峰值。与 铝的原子浓度的峰值相比,锌的原子浓度的峰值存在于电极层的表层侧。铝的原子浓度的 峰值为约65atm%。其他构成与实施例1同样。

[0060] 表1表示实施例1的电极层3、4的电阻值(Ω/口)和比较例1的耐湿性的比较结果。 在85°C/85%r.h.的高温高湿度的条件下,对持续施加了500V的电压900小时后的薄膜电容 器1的电容变化进行了测量。电容变化越小,耐湿性越高。

[0061] 在表1中,将与比较例1相比耐湿性更高的实施例1的试料、即电容变化小的试料表 示为"+",用"土"来示出与比较例1基本相同的电容变化的试料。

[0062] 【表1】

Figure CN103930960BD00071

[0064] 如表1所示,实施例1的薄膜电容器1具有高于比较例1的耐湿性。尤其,在电极层3、 4的电阻为5 Ω /□以上、30 Ω /□以下的范围内,与比较例1相比,电容变化小且具有高耐湿 性。

[0065] 其理由如下所示。首先,对镁所引起的耐湿性的提高进行说明。准备了薄膜电容器 的比较例2、3。比较例2中,正极层、负极层的任一电极层也由铝单体形成。比较例3中,正极 层、负极层的任一电极层也将铝作为主成分来包含,还包含5atm%的镁。镁的原子浓度的峰 值与铝的原子浓度的峰值相比,位于电极层的表层侧。

[0066] 比较例2、比较例3的电极层的厚度为24. Onm。对比较例2、比较例3的薄膜电容器的 耐湿性进行了测量。

[0067] 在85°C/85%r.h.的高温高湿度的条件下,求取将500V的电压持续施加了900小时 后的薄膜电容器的电容变化率(%),从而判定耐湿性。薄膜电容器的电容在上述电压的施 加前为电容C0,在电压施加后变为电容ct,通过(Ct-CO)/CO来求取该情况下的电容变化率。 如上所述,电容变化率越小,则耐湿性越高。

[0068] 比较例2的电容变化率为-37.0 %,与此相对,比较例3的电容变化率为-15.5 %。这 样,电极层包括镁的薄膜电容器的比较例3,与由铝单体形成了电极层的薄膜电容器的比较 例2相比,具有更尚的耐湿性。

[0069] 以下说明其理由。由于镁与铝相比,离子化倾向更大,故比铝更迅速地形成氧化膜 而成为惰态,可抑制被氧化膜覆盖的锌层或铝层的氧化劣化。因此,通过如比较例3那样使 电极层含有镁,从而可容易地形成惰态膜,可以抑制电容变化并提高耐湿性。

[0070] 由于锌与铝相比离子化倾向更小,故难以氧化、不会形成惰态,因此与铝相比耐湿 性更低。在实施例1的薄膜电容器1中,电极层3、4包括锌。但是,因为在锌层上形成有镁层, 所以可以抑制电极层3、4的氧化劣化并使耐湿性提高。

[0071] 另外,在表1所示的电极层3、4的电阻值低至3 Ω/□以下的情况下,电极层3、4非常 厚的。该情况下,电极层3、4即便有些许氧化劣化,也因为作为电流流经的电极层3、4起作用 的区域大量残存,所以电容变化变小。再有,在电极层3、4的电阻值高达50 Ω /□以上的情况 下,电极层3、4的膜厚非常薄。该情况下因为镁的含有量也少,所以抑制氧化劣化的效果也 变小。

[0072] 综上,实施例1的耐湿性高,尤其在电极层的电阻为5 Ω /□以上、30 Ω /□以下的范 围内,与比较例1相比具有高耐湿性。

[0073] 表2表示电极层3、4间的电位倾斜度、和实施例1与比较例的耐湿性的比较结果。耐 湿性是与获得表1的方法同样地进行判定的。电位倾斜度指的是用电介质薄膜2、7的膜厚(μ m)除施加电压(V)而得到的值。在表2中,用"+"来表示与比较例1相比耐湿性高的试料,用 "土"来表示具有与比较例1基本无异的耐湿性的试料。

[0074] 【表2】

Figure CN103930960BD00081

[0076] 在实施例1中,尤其是电容器的电位倾斜度为150V/ym以上的范围内,可获得与比 较例1相比占优势的耐湿性提高效果。在电位倾斜度为lOOV/μπι以下的区域内,由于几乎没 有氧化劣化,故实施例1的电极层3、4在电位倾斜度为15〇ν/μπι以上的情况下使用更有效。

[0077] 再有,在实施例1中,因为低电阻部10、11含有熔点低的锌,所以可以降低薄膜电容 器1的tanS。锌的熔点为419.5°C,铝的熔点为约660°C,镁的熔点为约650°C。电极层3、4分别 具有低电阻部1〇、11,该低电阻部具有局部厚的锌层。在通过喷射锌而形成端面电极5、6的 工序中,低电阻部1〇、11的锌软化,电极层3、4与端面电极5、6分别密接。结果,可以降低薄膜 电容器1的电阻且可以减小tanS。

[0078] 再有,在实施例1中,由于将电极层3、4的主材料设为铝,故可以维持薄膜电容器1 的高自我恢复性。铝与锌或镁相比电阻小。因此,通过将铝作为主原料,从而可将电极层形 成得较薄,变得容易飞散,自我恢复性提高。

[0079] 还有,在实施例1中,铝的原子浓度的峰值P3与锌的原子浓度的峰值p2相比更位于 下层。即,在方向ID中,电极层3中的铝的原子浓度的峰值p3与锌的原子浓度的峰值p2相比, 距电极层3的上表面更远,电极层4中的铝的原子浓度的峰值p3与锌的原子浓度的峰值p2相 比,距电极层4的上表面更远。因此,通过使铝飞散,从而锌变得易于飞散,可以提高自我恢 复性。

[0080] 如上所述,电容器元件500具有电介质薄膜2、及隔着电介质薄膜2而相互对置的一 对电极层3、4。在电容器元件500的两端形成一对端面电极5、6。一对电极层3、4中的至少一 方电极层3 (4)将铝作为主成分来包含,且还包含锌与镁。镁的原子浓度的峰值与锌的原子 浓度的峰值相比,存在于靠近该电极层3⑷的表面的位置。

[0081] (实施例2)

[0082] 实施例2与薄膜电容器1的实施例1相比,电极层3、4的镁的分布不同。

[0083] 在实施例2中,与正极层3的形成有低电阻部10的端部14、即端面电极5侧的端部14 相比,在有效电极部12从端部14开始延伸的中央区域14C中,镁的原子浓度与铝的原子浓度 的比率更高。中央区域14C包括中央1C。同样地,与负极层4的形成有低电阻部11的端部15、 即端面电极6侧的端部15相比,在有效电极部13从端部15开始延伸的中央区域15C中,镁的 原子浓度与铝的原子浓度的比率更高。中央区域15C包括中央IC。

[0084] 在铝的原子浓度相对于镁的原子浓度的比率为99.5/0.5~55/45的范围内,在端 部14与有效电极部12间赋予浓度梯度,在端部15与有效电极部13间赋予浓度梯度,由此更 有效地获得镁所带来的耐湿性提高效果。

[0085] 另外,正极层3中的锌的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率随着从端部14朝向 端部28而递减,负极层4中的锌的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率随着从端部15朝向 端部29而递减。端部14、15中的锌的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率要比电极层3、4的 中央区域14C、15C中的锌的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率更高。

[0086] 表3表示改变铝与镁的原子浓度的比率并计算各自的电容变化率后进行判断而得 出的耐湿性。此外,在表3中,原子浓度的比率是正极层3及负极层4整体中的原子浓度的比 率的平均值。

[0087] 再有,在表3中,以铝的原子浓度相对于镁的原子浓度的比率为100/0的试料的电 容变化为基准,用"+"来表示可将电容变化抑制在5%以上、低于10%的试料,用"++"来表示 可将电容变化抑制在10%以上、低于20%的试料,用"+++"来表示可将电容变化抑制在20% 以上的试料。电容变化率的测量方法和实施例1中说明过的方法相同,在85°C/85%r.h.的 高温高湿度的条件下,求取出将500V的电压持续施加了900小时后的薄膜电容器的电容变 化率。

[0088] 【表3】

Figure CN103930960BD00101

[0091] 如表3所示,若镁多达至铝的原子浓度相对于镁的原子浓度的比率为99.5/0.5以 上,则耐湿性高,即便与比率55/45相比多地包含镁,耐湿性提高效果也达到顶点。这样,通 过将铝的原子浓度相对于镁的原子浓度的比率设为99.5/0.5~55/45的范围,从而可有效 地获得镁到来的耐湿性提高效果。

[0092] 还有,在实施例2中,由于与低电阻部10、11相比,有效电极部12、13的镁的含有量 更多,故可以使有助于电容器的电容的有效电极部12、13的耐湿性更有效地提高。

[0093] 如上所述,电极层3 (4)具有:与一对端面电极5、6中的一方端面电极5 (6)连接的端 部14 (15);和沿从端部14 (15)离开的方向延伸的中央区域14C (15C)。也可以使端部14 (15) 的镁的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率比中央区域14C(15C)中的镁的原子浓度相对 于铝的原子浓度的比率更低。

[0094] 再者,也可以使端部14 (15)中的锌相对于铝的原子浓度比率比中央区域14C(15C) 中的锌的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率更高。

[0095] 电极层3 (4)还具有端部14 (15)的相反侧的端部28 (29)。电极层3 (4)也可以从端部 14 (15)朝向端部28 (29),使锌的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率递减。

[0096] (实施例3)

[0097] 实施例3改变了实施例1中的电极层3、4的镁的分布。

[0098] 在实施例3中,正极层3、负极层4中,电介质薄膜2的宽度方向1A、1B上的电极层3处 的镁的原子浓度的峰值存在于大电极部16,电介质薄膜7的宽度方向IA、IB上的电极层4处 的镁的原子浓度的峰值存在于大电极部17。

[0099] 针对实施例3的薄膜电容器进行了短时间耐电压试验及耐湿性试验。图5与图6分 别表示实施例3的短时间耐电压试验及耐湿性试验的结果。

[0100] 图5与图6所示的现有例1,是采用了正极层与负极层仅由铝层组成的现有的金属 化薄膜的薄膜电容器。比较例4中,作为主成分,正极层以及负极层包含铝,还包含镁。比较 例4中,是采用了镁的原子浓度的峰值在正极层、负极层任一个中都存在于小分割部的金属 化薄膜的薄膜电容器。

[0101] 在短时间耐电压试验中,将电容器的电容变化率变为-5 %的电压定义为该电容器 的耐电压。在短时间耐电压试验中,为了求取电容器的耐电压,在100°C气氛下,每隔规定时 间以一定电压进行升压,对电容变化率进行测量。

[0102] 在耐湿性试验中,在电容器的电容变化率变为-5%的时间对耐湿性进行评价。为 了求取电容变化率,在85°C/85%r.h.的高温高湿度的条件下,向试料持续施加650V的电 压,测量电容变化率,并测量电容变化率变为-5 %的时间。

[0103] 在短时间耐电压试验及耐湿性试验中求出的实施例3的薄膜电容器的耐电压、耐 湿性的评价结果示于表4。表4中的试料的耐电压的变化率是根据试料的耐电压Vt与现有例 1的耐电压VO并通过(Vt-VO)/VO而计算的。再有,表4中的试料的耐湿性提高度是根据试料 的电容变化率变为-5 %的时间ht与现有例1的时间h0并通过ht/hO而计算的。

[0104] 【表4】

Figure CN103930960BD00111

[0106] 如表4所示,比较例4表现出高达现有例1的1.5倍的高耐湿性,但耐电压低至3%。 另一方面,实施例3表现出与比较例4基本同等的耐湿性,但表现出高达现有例1的1.4倍的 高耐湿性。再有,关于耐电压,实施例3较比较例4更高,而与现有例1相比则表现出大体同等 的耐电压。

[0107] 在将添加了镁的合金利用于金属蒸镀电极的薄膜电容器中,难以引起金属蒸镀电 极的蒸发•飞散,难以引起自我恢复,自我恢复性能下降,为此耐电压下降。再有,薄膜电容 器的耐电压容易受到小电极部18、19的自我恢复性能的影响。因此,镁的原子浓度的峰值存 在于大电极部16、17,使小电极部18、19的镁浓度比大电极部16、17更小,由此可维持引起自 我恢复的性能,可以抑制耐电压的下降。

[0108] 另外,实施例3以及比较例4中的镁的原子浓度利用荧光X射线分析(XRF)进行了测 量。具体是,沿着金属化薄膜的宽度方向从金属化薄膜连续地切取1〇_Φ的多个单片,对各 单片所包含的镁的浓度进行了测量。结果确认了:在实施例3中镁的原子浓度的峰值存在于 大电极部16、17,在比较例4中,镁的原子浓度的峰值存在于小分割部。此外,实施例3的从大 电极部16、17切取出的多个单片的镁的浓度的平均值要比从小电极部18、19切取出的多个 单片的镁的浓度的平均值还高。

[0109] 再有,这样为了获得抑制薄膜电容器的耐电压下降的效果,使左右薄膜电容器的 耐电压的小电极部18、19的镁的浓度比大电极部16、17还小。大电极部16、17的构成只要不 会对薄膜电容器的耐电压造成大的影响,就没有特别地限定。因此,在实施例3的大电极部 16、17,不利用边缘来分割成多个分割电极,而是由在卷绕薄膜2、7的卷绕方向IE (参照图2) 上同样地连续一个电极来构成。未限于该构成,例如也可以由自绝缘部起以某种程度大小 的分割单位划分出的多个分割电极部来构成大电极部16、17。其中,在大电极部16、17的自 我恢复性能对薄膜电容器的耐电压特性造成影响的情况下,由于会阻碍实施例3的薄膜电 容器的效果,故使大电极部16、17比小电极部18、19还大。

[0110] 还有,在实施例3中,将大电极部16、17与小电极部18、19的边界设为有效电极部 12、13在宽度方向1Α、1Β上的实质上的中央1C,但并未限于此。

[0111] 另外,优选使小电极部18、19的厚度比大电极部16、17的厚度还薄。由此,小电极部 18、19变得易于飞散,可以进一步提高自我恢复性能。厚度例如可以用透过型电子显微镜来 观察电极层3、4的剖面并根据其平均值进行求取。

[0112] 此外,在实施例3中,在正极层3、负极层4的任一个中镁的原子浓度的峰值都存在 于大电极部16、17。也可以仅在正极层3、负极层4中的一方使镁的原子浓度的峰值存在于大 电极部,而对于正极层3、负极层4中的另一方来说,镁的原子浓度的峰值存在于小电极部。

[0113] 如上所述,电极层3 (4)具有:在沿着电极层3 (4)的表面3A(4A)的宽度方向IA上,由 绝缘部(纵边缘20、24)相互区分开的大电极部16 (17);和比大电极部小的小电极部18 (19)。 电介质薄膜2的宽度方向IA上的镁的原子浓度的峰值也可以存在于大电极部16 (17)。再有, 也可以使小电极部18 (19)比大电极部16 (17)还薄。

[0114] 实施方式中,"上表面""下表面"等表示方向的用语,表示仅依赖于电介质薄膜2、7 或电极层3、4等薄膜电容器1的构成部件的相对位置关系的相对的方向,并非表示铅垂方向 等绝对的方向。

[0115] -工业实用性-

[0116] 本发明的薄膜电容器具有优越的耐湿性,可作为各种电子设备、电气设备、工业设 备、汽车等所利用的电容器优选地采用,尤其对于谋求高耐湿性、高耐电压特性的汽车用领 域来说是有用的。

[0117] -符号说明-

[0118] 1薄膜电容器

[0119] 2电介质薄膜

[0120] 3电极层

[0121] 4电极层

[0122] 5、6端面电极

[0123] 7电介质薄膜

[0124] 14、15端部(第1端部)

[0125] 14C、15C 中央区域

[0126] 16、17大电极部

[0127] 18、19小电极部

[0128] 20、24纵边缘(绝缘部)

[0129] 28、29端部(第2端部)

Claims (4)

1. 一种薄膜电容器,具备: 电容器元件,其具有电介质薄膜、及隔着所述电介质薄膜而相互对置的一对电极层;和 一对端面电极,其形成于所述电容器元件的两端, 所述一对电极层中的至少一方电极层包含铝来作为主成分,且还包含锌与镁, 镁的原子浓度的峰值与锌的原子浓度的峰值相比,存在于靠近所述至少一方电极层的 表面的位置, 所述至少一方电极层具有:与所述一对端面电极中的一方端面电极连接的端部、和沿 着自所述端部离开的方向延伸的中央区域, 在所述端部镁的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率,比在所述中央区域中镁的原子 浓度相对于铝的原子浓度的比率低。
2. 根据权利要求1所述的薄膜电容器,其中, 所述至少一方电极层具有:与所述一对端面电极中的一方端面电极连接的第1端部、和 沿着自所述第1端部离开的方向延伸的中央区域, 在所述第1端部锌相对于铝的原子浓度比率,比在所述中央区域中锌的原子浓度相对 于铝的原子浓度的比率高。
3. 根据权利要求2所述的薄膜电容器,其中, 所述至少一方电极层还具有所述第1端部的相反侧的第2端部, 所述至少一方电极层,从所述第1端部朝向所述第2端部,锌的原子浓度相对于铝的原 子浓度的比率递减。
4. 一种薄膜电容器,具备: 电容器元件,其具有电介质薄膜、及隔着所述电介质薄膜而相互对置的一对电极层;和 一对端面电极,其形成于所述电容器元件的两端, 所述一对电极层中的至少一方电极层包含铝来作为主成分,且还包含镁, 所述至少一方的电极层具有:与所述一对端面电极中的一方端面电极连接的端部;及 沿着自所述端部离开的方向延伸的中央区域, 在所述端部镁的原子浓度相对于铝的原子浓度的比率,比在所述中央区域中镁的原子 浓度相对于铝的原子浓度的比率低。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103597561B (zh) 2011-05-30 2016-11-23 松下知识产权经营株式会社 金属化薄膜电容器
CN106783170B (zh) * 2011-11-11 2018-08-24 松下知识产权经营株式会社 薄膜电容器
WO2015037229A1 (ja) * 2013-09-11 2015-03-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 金属化フィルムとこの金属化フィルムを用いた金属化フィルムコンデンサ、およびこの金属化フィルムの製造方法
JP2015115362A (ja) * 2013-12-09 2015-06-22 小島プレス工業株式会社 金属化フィルムコンデンサ
JP6586940B2 (ja) * 2016-12-22 2019-10-09 トヨタ自動車株式会社 誘電体フィルムとフィルムコンデンサ
CN107293403A (zh) * 2017-05-10 2017-10-24 蚌埠市嘉实机电设备制造有限公司 一种薄膜电容器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02117119A (en) * 1988-10-27 1990-05-01 Nichicon Corp High voltage film capacitor
JPH0362911A (en) * 1989-07-31 1991-03-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Metallized film capacitor and manufacture thereof
CN102598170A (zh) * 2009-11-04 2012-07-18 松下电器产业株式会社 金属化膜电容器及使用该电容器的壳体模制型电容器

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2902195C2 (zh) 1979-01-20 1984-09-06 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De
US5019418A (en) 1985-03-12 1991-05-28 Sprague Electric Company Metallized film capacitor process
CA1266518A (en) 1985-03-12 1990-03-06 Raynor Linzey Self-healing metallized film capacitor
JP3307067B2 (ja) * 1994-04-15 2002-07-24 東レ株式会社 蒸着フィルムおよびそれを用いてなるコンデンサ
JPH09326328A (ja) 1996-06-03 1997-12-16 Nissin Electric Co Ltd Sf6 ガス絶縁コンデンサ
DE19639877C2 (de) * 1996-09-27 1998-10-15 Siemens Matsushita Components Electric capacitor that can be regenerated
DE19806586C2 (de) * 1998-02-17 2001-08-16 Epcos Ag Metallization for self-healing film capacitor
JP3914854B2 (ja) * 2002-10-10 2007-05-16 松下電器産業株式会社 金属化フィルムコンデンサとそれを用いたインバータ平滑用コンデンサと自動車用コンデンサ
CN101461016B (zh) * 2006-08-28 2012-06-27 松下电器产业株式会社 金属化薄膜电容器
JP2009049149A (ja) * 2007-08-20 2009-03-05 Panasonic Corp 樹脂モールド型コンデンサ及びその製造方法
JP5092795B2 (ja) * 2008-02-27 2012-12-05 パナソニック株式会社 金属化フィルムコンデンサ
JP4973543B2 (ja) 2008-02-28 2012-07-11 パナソニック株式会社 金属化フィルムコンデンサ
JP5526931B2 (ja) 2010-03-30 2014-06-18 パナソニック株式会社 蒸着用線材とこれを用いて形成された金属化フィルムコンデンサ
CN106783170B (zh) * 2011-11-11 2018-08-24 松下知识产权经营株式会社 薄膜电容器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02117119A (en) * 1988-10-27 1990-05-01 Nichicon Corp High voltage film capacitor
JPH0362911A (en) * 1989-07-31 1991-03-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Metallized film capacitor and manufacture thereof
CN102598170A (zh) * 2009-11-04 2012-07-18 松下电器产业株式会社 金属化膜电容器及使用该电容器的壳体模制型电容器

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Application publication date: 20140716

Assignee: Matsushita Electronics (Jiangmen) Co., Ltd.

Assignor: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Contract record no.: 2018990000203

Denomination of invention: Film capacitor and its production method

Granted publication date: 20170503

License type: Common License

Record date: 20180808

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